В ходе экспериментов с фотонами ученые обнаружили, что частицы света могут покидать облако атомов до того, как они туда попадают. Исследование ученых из Университета Торонто продемонстрировало существование «отрицательного времени» в квантовых процессах.
Ученые обнаружили новое странное явление в мире квантовой физики: фотоны могут проходить через облако атомов быстрее, чем обычно, и даже выходить из него до того, как попадут туда. Это открытие стало доказательством существования отрицательного времени. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Идея проведения такого эксперимента возникла еще в 2017 году. Тогда Стейнберг и его коллега, аспирант Джосайя Синклер, заинтересовались взаимодействием света и материи, в частности процессом возбуждения атомов. Когда фотоны проходят через среду и поглощаются, электроны атомов переходят на более высокий энергетический уровень. При возвращении в исходное состояние атомы испускают поглощенную энергию в виде переизлученных фотонов, что вызывает временную задержку при прохождении света через материал.
В квантовой физике давно известны странные явления, такие как способность атомов и молекул вести себя как частицы или волны, а также так называемое «жуткое действие на расстоянии», когда частицы взаимодействуют друг с другом на огромных дистанциях. К этому перечню добавилось новое открытие команды под руководством Даниэлы Ангуло: фотоны могут проводить отрицательное количество времени, проходя через облако охлажденных атомов. Другими словами, фотоны кажутся выходящими из материала еще до того, как войдут в него.
Исследователи провели серию экспериментов, в которых фотоны направлялись через облако охлажденных атомов при температуре, близкой к абсолютному нулю. В некоторых случаях фотоны не поглощались атомами, но последние все равно оставались возбужденными, как если бы столкновение произошло. А когда атомы поглощали фотоны, свет не задерживался и даже выходил раньше, чем ожидалось.
Это явление объясняют квантовыми эффектами, такими как суперпозиция, когда частицы могут находиться одновременно в нескольких состояниях. Физики подчеркнули, что хотя отрицательное время кажется парадоксом, оно не нарушает причинно-следственные связи, поскольку фотоны не переносят информацию. Новые данные могут изменить представления о времени, особенно в области оптики, но не противоречат общим законам физики.
Отрицательное время — это гипотетическое или экспериментально зафиксированное явление, при котором событие может происходить так, словно оно произошло до его физического начала. В контексте квантовой физики, отрицательное время не означает, что что-то буквально движется назад во времени, а указывает на сложные взаимодействия между частицами, в которых время может вести себя нелинейно.
В квантовом мире, где действуют необычные законы (суперпозиция, квантовая запутанность и неопределенность), время может проявляться нестандартно. Например, в экспериментах с фотонами (частицами света), когда они проходят через облако атомов, их взаимодействие может создавать эффект, будто частица покидает атомное облако до того, как она войдет туда. Это наблюдают благодаря тому, что фотоны могут существовать в нескольких состояниях одновременно (суперпозиция) и нести эффект мгновенного возбуждения атомов, даже если они сами не были поглощены.
Джосайя Синклер пояснил, что отрицательная задержка времени не является парадоксом в классическом смысле. Если бы было создано квантовое устройство для измерения времени, проведенного атомами в возбужденном состоянии, стрелка на таких часах в некоторых случаях двигалась бы назад. В результате, время, в течение которого атомы поглощают фотоны, оказывается отрицательным.
Хотя этот феномен ошеломляет, он не меняет наши представления о времени, но демонстрирует, что квантовый мир продолжает удивлять нас своими загадками.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!
Ссылки: https://hightech.fm/2024/10/04/experiment-negative-time, https://www.securitylab.ru/news/552544.php?utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.kz%2F
